凝固仿真的案例
Ansys Workbench 膠粘凝固過程，變形等效仿真 ￥15
問題：
最近遇到一個仿真項目：一個光滑薄板粘貼在基板上，要求評估膠粘凝固后平面的變形量。作為一位結構仿真工程師，關于膠粘凝固過程的仿真——膠水由液態變為固態，似乎和結構仿真沒什么關系，自己也不知道如何進行計算。所以就查詢了deepseek和豆包，然后就知道了ansys官方已經針對該問題設計了一個ACT插件專門用于模擬膠粘凝固過程的仿真： ACCS Ansys Composite Cure Simulation （收費插件，人窮志短買不起，哎！）
然后就查詢了一些關于膠粘過程的論文，其中“車身制造用鋁合金-鋼膠接接頭固化變形及固化失效機理研究-朱曉搏”寫的比較詳細，指出膠粘過程大致階段如下，詳細內容請參考原文。
? 第一階段：從開始加熱起始直至溫度升高到膠層的凝膠點結束。在這一階段中，膠層為粘流態，表現為高粘度的流體。
? 第二階段從膠粘劑凝膠開始，經歷整個保溫階段至溫度下降到玻璃化溫度為止。整個階段，膠層處于高彈態。這一階段是整個固化過程中膠層屬性最為復雜的階段。包括膠層固化反應收縮和溫度、膠層狀態等多方面因素共同影響。
? 第三階段由玻璃化溫度開始直至膠層溫度冷卻至室溫。在此階段中，膠層完全固化，處在玻璃態，其物理屬性只與溫度相關。在此狀態下，膠層的鏈段被凍結，變形能力很小，具有較高的模量。
這里結合當前工作需求和實際狀態，以上述論文中的膠粘凝固過程為基礎，嘗試了一個偷懶的仿真方式。其中論文中的第一階段，膠層為流體狀態，結構變形應力，不予考慮；論文中的第二階段，這里只考慮膠層的固化反應體積收縮，其余不考慮。同時該階段膠層材料的物理屬性由固化后屬性按比例衰減估計；論文中的第三階段則為降溫體積收縮過程。所以，本文針對膠粘固化過程的仿真變為兩個階段。
展開 『下載』美國SOLIDCast鑄造仿真軟件中文學習資料
SOLIDCAST SOLIDCAST鑄造凝固仿真軟件及操作方法.part1.rar
SOLIDCAST SOLIDCAST鑄造凝固仿真軟件及操作方法.part2.rar
SOLIDCAST SOLIDCAST鑄造凝固仿真軟件及操作方法.part1.rar
SOLIDCAST SOLIDCAST鑄造凝固仿真軟件及操作方法.part3.rar
SOLIDCAST SOLIDCAST鑄造凝固仿真軟件及操作方法.part4.rar
鋁合金消失模鑄造中縮孔的數值模擬
研究中所采用的鋁合金為C356 和 A319，仿真結果在實際發動機缸體生產中得到驗證。
原理
鑄造仿真軟件從它誕生之日起，人們把孔洞預測作為計算機仿真重要目標。而首次增加縮孔模型的仿真軟件僅僅被設計成只限于相對較大的黑色金屬鑄件，主要包括一些形狀簡單和厚壁合金鋼。該仿真軟件主要模擬一些冷卻速度相對較快大和補縮范圍及距離較短的鑄件，所以利用仿真軟件找到的鑄件熱點或凝固判據（如凝固時間或凝固速度等）都是相當準確的。然而對于鋁硅合金來說，這些凝固仿真軟件并不能找到縮孔的準確位置，主要因為鋁硅合金具有較長的凝固區間。
早期鋁合金凝固仿真主要集中對高速冷卻的固定模鑄件開發上。快速凝固可以消除凝固區間較寬、負熱對流及枝晶間補縮的影響，這讓仿真以最小的計算力運算變得更可行。近年來，鋁合金凝固仿真重點更多地放在縮松方面，但不得不承認對
宏觀收縮問題仍很難預測。
為了更準確預測鋁鑄件孔洞，軟件需要在鑄件各個位置上預測出準確溫度場。這對消失模鑄造來說極其重要，因為鑄件在充型結束后有時會形成不可預測或不正常的溫度梯度。此外，在敞口鑄型中充型過程速度越慢，熱對流越強，從而使溫度場變得更復雜。
利用有限差分法，得出受內能控制的溫度場微分方程如下：
其中，VF 表示流體流經計算單元的體積分數、AX, AY, AZ分別表示流體流經單元的截面面積比例、 u, v, w 分別表示x, y, z 三個方向的流體流動速度。方程右邊的關系式表示與外加熱源和散熱有關的。湍流擴散內能的微分方程如下：
其中， ci 表示互逆紊流普蘭特爾數。熱傳導的微分方程如下：
其中，T 表示溫度 和 k 表示流體的熱傳系數。
展開 多晶硅鑄錠爐定向凝固技術——考慮馬蘭戈尼效應的COMSOL固液相變傳熱仿真（含CAE模型） ￥216
本模型解決的是多晶鑄錠爐內的多晶硅定向凝固現象，抽象為物理問題就是考慮馬蘭戈尼效應的固液相變問題。
關鍵詞：固液相變、定向凝固、馬蘭戈尼效應、流體流動、相界面、表面對表面的熱輻射
1、模型幾何
從內到外依次為硅液、石英坩堝、石墨臺、加熱器、保溫筒、爐壁。
2、處理方法
固液相變的處理辦法可以大致分為動網格法和偽流體方法。
偽流體的處理方法也可以包含多種，比如固液相變中將固體的粘度取得很大，固體在粘性力作用下產生的運動可以被忽略。比如固液相變中將流體假設為在多孔介質中流動，當孔隙率為1的時候可以近似為全部為沒有孔隙的固體，而孔隙率為0的時候即為流體。
由于定向凝固中全部液態的硅要轉化為全部固態的硅，相界面從無到有，再消失。使用動網格雖然可以捕捉清晰的相界面，但是最終無法得到最后的相界面的拓撲變化，因此，本模型采用的是偽流體處理方法。
3、材料參數
除液體硅外，其余材料的材料參數均假設為常數，不隨溫度變化。
圖 硅液材料參數
圖 固體硅材料參數
圖 石英材料參數
圖 石墨材料參數
圖 保溫筒材料參數
圖 爐壁材料參數
4、物理場
模型添加了固體和液體傳熱、層流、表面對表面的輻射、非等溫流動、馬蘭戈尼效應。
5、研究
研究分為加熱和降溫兩個階段。
加熱過程中假設所有物質都是固體，僅考慮固體傳熱，得到10h后的溫度分布。
降溫過程選則的初始條件是5h的鑄錠爐狀態，因為5h后硅料已經全部融化為液態，直接降溫可以進行定向凝固。
6、結果
圖 升溫5h后的溫度分布
圖 降溫0.7h后的溫度分布
圖 降溫0.6、0.7、0.8、0.9h后的固液界面
圖 降溫0.7h后的固液界面及流線
7、模型建立
展開 
哪位大神模擬過pu膠水凝固的過程？
聲學膠凝固，仿真用的什么軟件？
AnyCasting壓鑄行業解決方案
AnyCastingTM為壓鑄行業提供的解決方案
ü 優化壓鑄流道系統的設計
ü 減少卷氣、氣孔和冷隔
ü 優化壓鑄工藝曲線
ü 模擬最佳的充填時間
ü 縮短循環周期
ü 優化冷卻系統的設計
ü 優化噴涂條件
ü 延長模具使用壽命
ü 壓鑄機的合理選擇
AnyCastingTM壓鑄行業解決方案
AnyCastingTM為壓鑄行業提供了面向工藝過程的鑄造仿真分析環境。AnyCastingTM準確的流動、凝固過程仿真分析和快速的計算速度，為壓鑄行業優化鑄造工藝設計并最終得到完善的解決方案，提供了科學的判據。
AnyCastingTM壓鑄方案主要功能：
ü 鑄件充填模擬
AnyCastingTM能準確地模擬液態金屬在壓鑄過程中的流動場，提供準確的流動速度、流動方式的矢量場、冷隔、卷氣和氧化夾渣的位置，還能提供充填過程中液態金屬的溫度降和壓力降，為優化壓鑄流道系統設計、溢流槽和排氣位置的布置提供最佳的解決方案。
ü 鑄件凝固模擬
AnyCastingTM能準確地模擬鑄件在保壓壓力下的冷卻、凝固過程，模擬鑄件的溫度場，顯示鑄件的凝固順序，預測鑄件縮孔、縮松等缺陷的準確位置，為優化鑄件的凝固順序提供最佳的解決方案。
展開 FLOW3D鑄造仿真分析
該仿真提供了對鑄件的填充和凝固的詳細仿真分析，同時跟蹤不同類型的指標，如：充型，固化，孔隙，表面氧化物，夾帶的空氣和卷氣，熱應力和變形等各種缺陷。 FLOW-3D CAST還可以分析模具或模具的熱曲線以及其他性能，例如 FLOW-3D CAST的芯體充氣。仿真分析優化可縮短模具的開發時間，加快產品上市時間并提高產量。FLOW-3D CAST 使設計人員在使用新鑄造工藝或新合金材料時節省設計時間和開發成本。
結合直觀和漸進的用戶界面，FLOW-3D CAST 通過成功的項目指導建模人員提供精確的填充和凝固缺陷預測。可用套件進行砂型鑄造，永久鑄模鑄造和高壓鑄造，建模人員可以使用最符合工藝要求的套件。詳細了解哪個套件適合您>
FLOW3D能夠完成的仿真課題：
高壓鑄造仿真（壓鑄仿真）
低壓鑄仿真
傾斜鑄造仿真
重力鑄造仿真
熔模鑄造仿真
離心鑄造仿真
連鑄仿真
連續鑄造仿真
半固態金屬仿真
首飾鑄造仿真
精密鑄造仿真
金屬鑄造仿真
鑄造凝固收縮分析
氧化夾渣仿真分析
鑄造卷氣分析
鑄造縮孔分析
鑄造縮松分析
砂芯鑄造分析
射沙分析
鑄造排氣分析
鑄造仿真實踐案例：
查看和下載更多鑄造實踐案例
在各種不同的鑄造技術中，高壓鑄造的仿真分析對于某些 CFD 軟件而言是最困難的。
展開 FLOW-3D CAST鑄造模擬分析
該仿真提供了對鑄件的填充和凝固的詳細仿真分析，同時跟蹤不同類型的判據，如：充型、凝固、孔隙、表面氧化物、夾帶的空氣和卷氣、熱應力和變形等各種缺陷。 FLOW-3D CAST 還可以分析模具的熱平衡以及其他性能，FLOW-3D CAST 可以模擬砂芯發氣，甚至可以模擬鋁液除氣等。仿真分析優化可縮短模具的開發時間，加快產品上市時間并提高產量。FLOW-3D CAST 使設計人員在使用新鑄造工藝或新合金材料時節省設計時間和開發成本。
結合直觀友好的用戶界面，FLOW-3D CAST 通過成功的項目，為建模人員提供精確的填充和凝固缺陷預測。包括砂型、金屬型、高壓鑄造，建模人員可以使用最符合工藝要求的套件。">詳細了解哪個套件適合您>
FLOW3D能夠完成的鑄造模擬仿真方面有：
高壓鑄造仿真
低壓鑄仿真
傾斜鑄造仿真
重力鑄造仿真
熔模鑄造仿真
離心鑄造仿真
連續鑄造仿真
半固態金屬仿真
首飾鑄造仿真
精密鑄造仿真
鑄造凝固收縮分析
氧化夾渣仿真分析
鑄造卷氣分析
鑄造縮孔分析
鑄造縮松分析
砂芯發氣分析
射砂分析
鑄造排氣分析
鑄造仿真實踐案例：
查看和下載更多鑄造案例
在各種不同的鑄造技術中，高壓鑄造的仿真分析對于某些 CFD 軟件而言是最困難的。
展開 CAE仿真技術在能源電力行業的應用
3.CAE技術在水利水電行業的應用
CAE仿真技術能解決三維地址地形建模（DTM）與地質建模(DGM)、大壩選址、水工設計、土建施工、機電安裝等一系列關鍵問題，在很大程度上提高計算精度和時間的要求，完成覆蓋軟件生命周期的全過程，達到減少設計周期、加深設計深度、提高設計質量、控制成本及提高企業革新等目的。有限元分析對于模擬諸如大壩、水電站蝸殼、渡槽、導管平臺以及孔閘等建筑物的力學行為具有強大的優勢，可以對這些結構的穩定性和防滲結構的應力狀態進行分析計算，并且在計算中可以考慮水壓力、淤砂壓力、溫度場、滲流場、重力場作用，可模擬砼裂縫的形態和發展過程。
3.1. 壩工結構的分析
l 壩體截面優化設計
l 壩體彈塑性應力分析計算
l 壩體止水銅片的大變形分析
l 壩體砼徐變計算
l 混凝土開裂效應分析
l 大壩穩態、瞬態溫度場及溫度應力計算
l 大壩的模態及動力響應分析
l 大壩的地震分析
l 砼澆注、凝固過程仿真模擬（施工模擬）
l 橡膠管壩充水超彈性大變形分析
l 大壩基礎應力分析
l 非線性摩擦滑移計算
3.2. 水電站引水結構的分析
l 鋼筋砼引水管的結構計算
l 鋪設軟墊層的鋼襯鋼筋砼引水管分析
l 考慮墊層非線性的鋼襯鋼筋砼引水管分析
l 考慮砼開裂
l 考慮鋼板－砼接觸面摩擦、滑動的應力分析
l 鋼襯鋼筋砼引水管的穩態、瞬態溫度場及溫度應力的計算
l 鋼襯結構抗外壓穩定性計算
l 背管結構的受力狀態的分析
3.3.
展開 計算流體力學--多相流仿真專題
有關凝固?熔化仿真的討論在這一章就要結束了。現在不僅能模擬液體的凝固及固體的熔化等過程，就是包括氣相在內的氣液固三湘流的模擬，也正在成為現實可能。這樣的軟件就可以適用于各種各樣的計算模擬對象。
來源：MSC軟件
應用3D打印陶殼模鑄模技術控制鑄造工藝金屬凝固行為及其縮孔
，建立A356鋁合金鑄造質量仿真分析，初期先針對產品進行均厚8mm模壁陶殼模進行模擬分析，仿真的鑄造缺陷與溫度場分布結果如圖 7(a)(b)(c)所示，在相同的殼模厚度下，澆冒口因為輥身結構特征的限制，頸部較薄處，快速產生冷卻凝固，使澆冒口無法發揮補縮，延長凝固時間，導致內部較厚斷面處的輥身內部溫度還沒凝固，其他的區塊已產生凝固，形成嚴重縮孔，與實際鑄件相比，其鑄造缺陷位置相符合，如圖 7(d)所示。
ProCAST有限元鑄造工藝模擬軟件 附鑄造工藝仿真ProCAST從入門到精通下載
多工序流程
針對一般工藝加強了多階段流程模板，這種流程模板可以一次性設置鑄造仿真過程中的多個階段，如鑄型的移除、澆注系統清除以及鑄型移除后的鑄件加熱和冷卻過程。設置完成提交計算時，軟件可自動生成所需的計算文件。
ProCAST工藝應用
熔模精密鑄造
ProCAST基于有限元網格可以自動生成模殼及保溫層網格，能夠設置保溫層網格為各向異性，從而隨時調節厚度參數而不需要重新生成網格。針對高溫合金 真空下的凝固過程，擁有專業的輻射換熱求解器。
低壓金屬型/砂型鑄造
真實復現工業生產條件，實現模具溫度的多次模擬直至穩定狀態。在此條件下進行鑄件充型/凝固過程的仿真計算，優化工藝參數，減少試制，縮短產品生產周期。
重力鑄造（砂型，金屬型，傾轉）
對于重力鑄造而言，關鍵因素在于如何優化澆注系統以及如何消除可能的縮孔區域。proCAST可以進行澆注，凝固，應力及微觀組織的模擬，將工藝人員的設計方案在計算機上復現，幫助判定其可執行性。
高壓鑄造
高壓鑄造過程與模具及壓鑄機設備密切相關，ProCAST軟件可以就高壓鑄造生產全過程進行模擬，包括壓室內的金屬液注入，多級壓射過程等。同時擁有壓鑄機數據庫，可根據實際鑄造工藝與鑄件參數，分析PQ2圖，確定工藝窗口，結合模擬效果，優化相關參數。
離心鑄造
ProCAST軟件具有專業的立式離心鑄造仿真模塊，求解不同離心轉速參數下，鑄件的充型及凝固過程。
連續鑄造
ProCAST提供了連鑄和半連鑄工藝仿真的完整解決方案。
展開 凝固熱節和冒口系統設計
實際的鑄件使用冷鐵和保溫套來控制凝固過程。這些特征在幾何模數方法中被忽略。為了自動進行模數計算，并考慮到與冷卻，保溫套和其他模具變化相關的熱效應，通常在冒口設計中使用一種稱為熱模數的創新方法。
對于熱模數方法，首先進行鑄件的凝固模擬。一旦仿真完成，就可以根據Chvorinov的規則從凝固時間計算出整個鑄件的等效模數。使用此方法計算的等效模數稱為熱模數。可以使用與幾何模數相同的方式來設計冒口系統。
Chvorinov的規則給出了凝固時間之間的關系，其模數可以寫為：
其中：
t是鑄件凝固時間
N是一個常數（通常等于2）
B是模具常數可以使用以下公式計算
其中：
ρm是金屬的密度
Tm是金屬的熔化或凝固溫度
T0是模具的初始溫度
k是模具的導熱系數
ρ是模具的密度
c是模具的比熱
L是金屬熔化的潛熱
cm是金屬的比熱
Tpour是金屬澆注溫度
在設計鑄造制程時，通常以這樣的方式選擇冒口，即冒口的凝固時間長于相鄰澆注段的凝固時間，以便有效補料。根據Chvorinov的定律，凝固時間與鑄件的模數成正比。因此，當比較凝固時間時，模數可以直接比較。由于模數僅僅是幾何量，因此模數的比較使設計任務更加簡單。金屬鑄造工程師可以設計具有更大模數的冒口，以確保正確地補料給零件，而無需考慮實際鑄造工藝的細節。
冷卻和冒口系統設計中的應用
由Flow Science China提供并討論了使用此功能對半汽輪機汽缸，如圖3，進行重力鑄造的冷卻和冒口系統設計。零件的外部尺寸為2.83×2.34×1.10米，總體積約為0.95立方米，如下所示。鑄造材料為碳鋼，澆注溫度為1530°C。
圖3 鑄件
首先，對沒有冷卻和冒口的鑄件進行凝固模擬。
展開 柳百成院士：要大力加強設計制造建模與仿真研發
《智能制造發展規劃（2016-2020）》提出，要加強建模與仿真及相關專業支撐軟件的研發與創新。
近年來，基于網絡的數字化設計-制造-服務平臺已在我國航空及汽車工業等領域應用。在航空發動機單晶葉片鑄件多尺度建模、重型燃機高溫合金定向凝固葉片多尺度仿真均取得進展。在新產品設計時，大大縮短了研發周期，并降低研發費用。最近徐工集團也把數字化設計制造提高了一步，他們已經把數字化加入了互聯網，建立了以仿真為基礎的物聯網平臺。結合汽車等領域發展輕量化材料成形制造及建模與仿真，降低10％重量，提高熱效率7％，降低污染10%。
柳百成指出，我國在設計與制造建模與仿真領域研究已經具有較好科學基礎。下一步，要大力加強設計與制造建模與仿真的研發及相關的關鍵工業支撐軟件的發展和產業化。柳百成說，目前，我國正在籌建國家制造業數字化設計與制造（以CAE專用軟件為基礎）創新中心，聚焦制造工藝和工業建模軟件。
展開 決賽投票 | 有獎征集大賽入選作品名單公布
這一方法具有廣泛的行業推廣價值，同時也填補了基于LS-PrePost腳本+LS-OPT的模型參數優化仿真領域的研究空白，對于深部煤礦結構抗動載能力的影響提供了有價值的參考。
了解更多作品詳情可點擊此處
6. 作品名稱：利用Ansys Spaceclaim和Fluent模塊計算多孔材料中的融化過程
作品類型：視頻
作者及單位：宋方舟 | 中國科學技術大學
作品簡介：視頻中介紹了從模型處理、條件設置和結果處理的基本過程，運用到了Ansys Spaceclaim和Fluent模塊。這兩個模塊的相互配合可以使操作者簡單快捷地完成整個過程，大大減少了難度和耗時。
入選理由：講解了從幾何處理到求解融化的過程，視頻中整個過程流暢，通俗易懂，適合做凝固融化仿真Demo演示，科普實用性很高。
了解更多作品詳情可點擊此處
7. 作品名稱：基于LS-DYNA流固耦合的油浸式變壓器油箱電弧故障仿真
作品類型：文本
作者及單位：眭明馨 | 合肥工業大學
作品簡介：由于油浸式變壓器油箱內部電弧放電故障產生可燃氣體，導致壓強陡升引發一系列燃爆事故，故分析故障后壓力波的傳遞以及引發的油箱變形，并于此基礎從柔性化的角度優化油箱結構。采用顯式動力學軟件LS-DYNA中的流固耦合算法對整個油箱故障發生過程進行數值模擬，等效轉換故障電弧能量為爆炸能量，捕捉流體和油箱結構的瞬態響應，模擬故障產生的結果。
入選理由：該作品在油浸式變壓器行業中采用了LS-DYNA中的爆炸流固耦合方法，相較于傳統的靜態方法，提供了更準確的模擬結果。
展開 